CN1149552A - 氨水循环络合法生产高纯度活性氧化锌的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氨水循环络合法生产高纯度活性氧化锌的工艺，它依次包括浸取、调节pH值、除杂、蒸发、脱水、烘干和焙烧工序，其主要特征是以次质氧化锌为原料。加入氨水和碳酸氢铵联合浸取，多段除杂，氨水循环利用，因而，本发明具有工艺简单易行、生产成本低、产品纯度高、活性强、杂质含量低等特点。是一种湿法制取高纯度活性氧化锌的合理、先进工艺方法。
Description
本发明属于氧化锌制取工艺，特别涉及一种用氨水循环浸取络合法制取高纯度高活性氧化锌的工艺。
高纯度活性氧化锌在橡胶、玻璃、塑料、印染、搪瓷、化妆等制品的工业生产中，用途十分广泛。
目前，制取活性氧化锌的方法主要的分直接氧化法(也称干法)和间接浸取法(也称湿法)两大类。前一种干法生产由于能耗高、成品有害物含量高，生产成本高等原因，其发展前景不大。后一种湿法生产由于其具有能耗低，成品纯度高，生产成本相对较低，生产环境污染相对较低等原因，而成为人们研究开发的重点。如中国专利公开的申请号为86108798A，名称为“锌矿全湿法制取硫酸锌及活性氧化锌”，申请号为88102610A，名称为“以菱锌矿制氧化锌技术”；申请号为92102913.6，名称为“活性氧化锌及高纯氧化锌制备工艺”以及申请号为9110667.2，名称为“生产活性氧化锌的工艺方法”等等，前两者存在着物耗高，原料选择性强、适应性差等不足。后者虽具有对原料的适应性强、物料消耗相对较低、基本无三废排放等特点，但其存在着工艺流程较长、焙解温度较高，因而能耗较大等不足。
本发明的目的在于提供一种以次质氧化锌为原料，加入氨水、碳酸氢铵联合浸取，多段除杂，氨水循环利用的路线，制取碱式碳酸锌和高纯度活性氧化锌。
实现本发明目的所采取的工艺，它依次包括浸取、调节PH值、除杂、蒸发、脱水、烘干和焙烧工序，各工序的具体内涵是：
(1)在所说的浸取工序，是将次质氧化锌(氧化锌含量＞60％)、氨水(3～5摩尔比)与碳酸氢铵，按1(有效锌)：8∶1～1.5(重量比)配比投放在浸取槽中，在氨过量的情况下，进行浸取反应。其主要反应方程式为：
反应温度为50℃～80℃，经中间控制测试，氧化锌取出率＞95％时，反应结束。反应时间为45分钟～2小时。
(2)在所说的调节PH值工序，是将工序(1)所得反应液，用含量＞90％的氧化锌，先将其PH值调节至＜8，再用硫酸或盐酸将其PH值调节至接近中性，经压滤得净反应液，为下一步除杂备用。
(3)在所说的除杂工序，是按照以下依次的四个步骤进行：
先在工序(2)所得的净反应液中，加入双氧水，将其中的有害高价金属离子，还原成低价金属离子(主要有害金属离子有铜、铁、铅、锰、铬等)。
然后加入锌粉，作第一段除杂，其主要反应方程式为：
等等。
反应温度为40℃～60℃，反应时间30分钟～1小时
再加入硫化碱，作第二段除杂，其主要反应方程式为：
反应温度为60℃～80℃，反应时间为30分钟～1小时。其它没有锌活泼的金属元素也同时被除去。取样分析除杂情况，并调节上述除杂剂的加入量。分析试样，经检测待杂质达到要求时除杂结束。除杂时间1～2小时，经压滤而得精锌氨络合物溶液。
(4)在所说的蒸发工序，是将工序(3)所得的精锌氨铬合物溶液注入蒸发锅内，在0～-0.05mPa压力条件下，加热并控制温度在65℃～95℃。其反应方程式为：
分解的氨气用水吸收后，经氨循环系统导至工序(1)的浸取槽内，循环利用。当溶液中氧化锌含量≤3Kg/m3时，蒸发中止。蒸发时间5～8小时。精锌氨铬合物溶液经蒸发得碱式碳酸锌液固混合物。
(5)在所说的脱水工序，是先将工序(4)所得的碱式碳酸锌液固混合物进行过滤，甩干，其滤液和甩干液经氨循环系统导至工序(1)的浸取槽内循环利用。再将经过滤、甩干的碱式碳酸锌，用去离子水漂洗，而得碱式碳酸锌湿料。
(6)在所说的烘干工序，是将工序(5)所得之湿料，置在110℃～150℃温度下烘干1～2小时，而得半成品碱式碳酸锌干料。
(7)在所说的焙烧工序，是将工序(6)所得的干料，置在焙烧炉内，逐步升温至450℃～550℃。其反应方程式为：
当温度到达550℃时，反应结束，通氧，保温半小时，整个焙烧时间为5～6小时。取样分析，氧化锌含量在95～98％时，焙烧结束。再经粉碎至粒度为0.045mm。至此，本发明工艺流程全部结束。
由本发明制取的活性氧化锌之纯度高，粒径小，呈微黄色多孔球形，比表面积大、活性高，经江苏省产品质量监督检验中心检测，其质量指标符合工厂标准：
氧化锌≥95％；
灼烧减量0.5～4％；
水溶性盐≤0.5％；
氧化锰(原子吸收光谱法)≤0.0002％；
氧化铅(同上)≤0.03％；
氧化铜(同上)＜0.0002％；
盐酸不溶物≤0.05％；
筛余物(通过325目)0.1％；
比表面积＞40m2/g。
测试结果，也完全符合GBT3195-92标准的规定。
检测结果还表明，用本发明生产的产品中的杂质含量均低于特级99.7％间接法氧化锌，其纯度达到99.9％以上。和联帮德国拜尔公司的质量标准相比，铜含量降低了10倍，锰含量降低了20倍。且成品中不含硫酸盐和氯化物。因而，能有效克服这些杂质的存在，而使橡胶制品易老化、易断裂、不耐用等缺点。
用本发明制取的活性氧化锌，在青岛第六橡胶厂的橡胶制品中使用。使用结果表明，可以比用其它方法制取的普通氧化锌，减少其用量30～70％，故能大幅度降低橡胶制品的生产成本，且橡胶制品的质量有明显的提高，具有耐磨、耐折、不易老化、弹性好、表面光质度好等特点。
综上所述，本发明与已有技术相比，具有工艺方法简单易行，氨水循环使用、生产成本低、产品有害杂质含量低等特点。
以下结合附图和实施例对本发明作具体说明。
附图1、为本发明的工艺流程简图。
请参见附图1，在浸取槽中将次质氧化锌(氧化锌含量≥60％)、氨水(5mol)和碳酸氢铵，按1∶8∶1.3配比(重量比)投料混和，在60℃温度下反应1小时，当氧化锌取出率＞95％时，浸取反应结束。用含量＞90％的氧化锌调节PH值至＜8，再用硫酸调节(也可用盐酸调节)PH值至接近中性，经压滤后进入除杂槽。根据杂质含量计量，先加入双氧水，使高价金属降价，再加锌粉、硫化碱进行两段除杂，除杂温度控制在65℃左右，时间1小时。待检测溶液中的杂质含量合格后，再进行压滤；再把滤液导入蒸发锅内，在压力为0～-0.05mPa下，加热至80℃，蒸发6.5小时。当溶液中氧化锌含量＜3Kg/m3时，蒸发结束。蒸发释放的氨气用水吸收后经氨循环系统导至浸取槽循环利用。然后再放料、过滤、甩干，用去离子漂洗3次，而得碱式碳酸锌湿料。过滤液和甩干液经氨循环系统导至浸取槽循环利用。将碱式碳酸锌湿料，在140℃温度下，烘干2.5小时，得半成品碱式碳酸锌干料。再将碱式碳酸锌干料，置在焙烧炉内逐步加热至500℃焙烧5小时，再经通氧、保温半小时，即得高纯度活性氧化锌。再经粉碎至粒度为0.045mm，即得微粒多孔球状、高纯度活性氧化锌。至此，本发明即描述完毕。
在工序(3)中，经压滤所得的滤饼，内含有价值的稀有元素，可以回收利用。
Claims (3)
1、一种氨水循环络合法生产高纯度活性氧化锌的工艺，它依次包括浸取、调节PH值、除杂、蒸发、脱水、烘干和焙烧工序，其特征在于：
(1)在所说的浸取工序，是将次质氧化锌、氨水与碳酸氢铵，按1(有效锌)：8∶1～1.5(重量比)配比投放在浸取槽中，加热至50℃～80℃进行反应，待到氧化锌取出率＞95％时，反应结束，而得反应液；
(2)在所说的调节PH值工序，是在工序(1)所得反应液中，投入含量＞90％的氧化锌，先将其PH值调节至＜8，再用硫酸或盐酸将其PH值调节至接近中性，经压滤而得净反应液；
(3)在所说的除杂工序，是按以下次序的四个步骤进行：先在工序(2)所得的净反应液中，加入双氧水，将其中所含的有害高价金属杂质还原成低价金属杂质；然后加入锌粉，加热至40℃～60℃；保温反应30分钟～1小时；再加入硫化碱，加热至60℃～80℃，保温反应30分钟～1小时；最后经压滤而得精锌液；
(4)在所说的蒸发工序，是将工序(3)所得的精锌液置入蒸发锅内，在0～-0.05mPa压力下，加热至65℃～95℃，进行蒸发5～8小时，而得碱式碳酸锌沉淀液固混合物，分解的氨气用水吸收后，经氨循环系统导至工序(1)的浸取槽内循环利用；
(5)在所说的脱水工序，是先将工序(4)所得的碱式碳酸锌液固混合物，进行过滤，甩干，其滤液和甩干液，经氨循环系统导至工序(1)的浸取槽内循环利用；再将经过滤、甩干的碱式碳酸锌，用去离子水漂洗而得碱式碳酸锌湿料；
(6)在所说的烘干工序，是将工序(5)所得的湿料，置放在烘干炉内，在110℃～150℃温度下，烘2～3小时而得半成品碱式碳酸锌；
(7)在所说的焙烧工序，是将工序(6)所得的半成品碱式碳酸锌，置在烘干炉内逐步加热至450℃～550℃温度下，焙烧5～6小时，待温度到达550℃时，反应结束，再经通氧，保温半小时，而得高纯度活性氧化锌。
2、根据权利要求1所述的氨水循环络合法生产高纯度活性氧化锌的工艺，其特征在于，在工序(1)中所用的次质氧化锌的含量＞60％，所用氨水为3～5摩尔比(mol)。
3、根据权利要求1所述的氨水循环络合法生产高纯度活性氧化锌的工艺，其特征在于，在工序(1)中，浸取反应时间为45分钟～2小时，反应温度55℃～65℃。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1108992C (zh) * | 2000-04-30 | 2003-05-21 | 杨国华 | 氨水·碳铵联合浸取络合制备高纯度活性氧化锌的方法 |
| CN101886180A (zh) * | 2010-07-08 | 2010-11-17 | 陕西理工学院 | 用电解锌浸取渣和铅冶炼水渣生产高活性氧化锌的方法 |
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-
1995
- 1995-10-27 CN CN95112746A patent/CN1149552A/zh active Pending
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| CN102627313B (zh) * | 2012-04-12 | 2013-09-11 | 广汉隆达饲料有限公司 | 一种饲料级活性氧化锌湿法生产工艺 |
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